一种大厚度碳化钨涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种大厚度碳化钨涂层及其制备方法和应用，大厚度碳化钨涂层采用激光熔覆方法制备，通过预先根据需求对涂层结构进行分层设计，并根据设计涂层结构特点分别设置送粉参量、激光熔覆工艺参数，利用优化的碳化钨跟镍基粘结粉末进行渐变梯度逐层叠加沉积。该方法采用优化调控的粉末材料，并利用渐变梯度混合涂层材料叠层沉积降低高含量碳化钨材料与金属基体的线膨胀系数差距，从而有效抑制大面积裂纹的产生，实现大厚度(>3mm)高碳化钨含量的碳化钨涂层高质量制备。能够显著提高耐磨套的抗磨损性能和使用寿命，解决传统耐磨套使用寿命短、使用不稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大厚度碳化钨涂层及其制备方法和应用
本专利技术涉及涂层制备与改性
，具体而言，涉及一种大厚度碳化钨涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，石油的需求量也越来越大，但陆上油气资源日渐枯竭，因此石油勘探已经向着更深、更复杂的地层方向发展。为获得更高经济和社会效益，对钻井技术的要求也越来越高。尤其是钻具的要求越来越高。磨损是机械零件失效的主要形式之一。石油钻探耐磨套作为消耗易损件，运行过程中与岩石等直接接触会产生磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损等，零件的损坏导致更换与维修给正常的钻井作业和完井作业带来很大困难。将硬面材料熔覆在工件表面，能显著提高工件的抗磨损、抗腐蚀和抗氧化性能，延长工件使用寿命。如为了提高表面的耐磨性能，常采用加入碳化钨耐磨相。激光熔敷碳化钨硬质相可以提高涂层的硬度，增强耐磨性，同时随着工程技术的进步，为了进一步提高工件的使用寿命，需要在更高厚度下(>3mm)制备更耐磨耐蚀涂层。但随着厚度和硬度的提高，导致涂层容易出现大面积网状裂纹，甚至剥落；在服役过程中裂纹容易诱发涂层发生剥落。尽管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大厚度碳化钨涂层，其特征在于，所述大厚度碳化钨涂层设置在基体表面，且所述大厚度碳化钨涂层中沿背离所述基体表面的方向的碳化钨含量沿涂层厚度方向呈梯度增加。/n

【技术特征摘要】
1.一种大厚度碳化钨涂层，其特征在于，所述大厚度碳化钨涂层设置在基体表面，且所述大厚度碳化钨涂层中沿背离所述基体表面的方向的碳化钨含量沿涂层厚度方向呈梯度增加。


2.根据权利要求1所述的大厚度碳化钨涂层，其特征在于，所述大厚度碳化钨涂层为多层结构，且所述大厚度碳化钨涂层的厚度>3mm；
优选地，所述基体表面与所述涂层之间还设置有镍基合金粉末打底层。


3.一种根据权利要求1-2任一项所述的大厚度碳化钨涂层的制备方法，其特征在于，通过激光熔覆，利用渐变梯度逐层叠加沉积，制得所述大厚度碳化钨涂层。


4.根据权利要求3所述的大厚度碳化钨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照需求的涂层厚度D及工作层最高碳化钨质量百分比w0设计涂层结构；
选用韧性好强度高且与基体冶金相容性良好的镍基合金粉末作为打底层；选用碳化钨粉末及镍基粘结粉末配制耐磨工作层复合粉末，并按设计涂层结构配制不同重量百分数的碳化钨粉末工作层；
将配制好的粉末进行烘烤，将基体表面用无水乙醇、丙酮擦拭除油后，喷砂粗化，粗糙度控制在Ra2-4μm；
选择对应粉末材料，调整送粉参数及激光熔覆工艺参数，控制熔覆层厚度，依次进行涂层第一层、第二层、……、第N-1层、第N层熔覆，并且每熔覆一层后激光熔覆头沿堆积层厚度方向抬高前一层熔覆厚度；
待涂层冷却后，对所述涂层进行厚度、裂纹检测。


5.根据权利要求4所述的大厚度碳化钨涂层的制备方法，其特征在于，所述涂层结构的设计准则为：从基体往上，涂层第一层为打底层，涂层第二层为碳化钨质量百分比为[w0/(N-1)]％工作层，涂层第三层为碳化钨质量百分比为[2w0/...

【专利技术属性】
技术研发人员：王岳亮，卢冰文，马文有，李福海，陈兴驰，董东东，张欣悦，李艳辉，黄健，刘敏，谢迎春，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44